株硬刀具在难加工材料的应用ppt课件

http/ * 株硬刀具在难加工材料 的刀具应用 株洲钻石切削刀具股份有限公司 http/ * 一、难加工材料简介 二、难加工材料的切削特点 三、株硬刀具针对难加工材料的牌号 四、ZCCCT整体硬质合金刀具的典型应用 五、ZCCCT可转位刀具的典型应用 目 录 http/ * 一、难加工材料简介 n 难加工材料的界定及具体品种，随时代及专业领域而各有不 同，例如，宇航产业常用的超耐热合金、钛合金及含有碳纤维的 复合材料等，都是该领域的难加工材料。近年来，机械制品多功 能、高功能化的发展势头十分强劲，要求零件必须实现小型化、微 细化。为了满足这些要求，则所用材料必须具有高硬度、高韧性和 高耐磨性，而具有这些特性的材料其加工难度也特别大，因此又出 现了新的难加工材料。难加工材料就是这样随着时代的发展及专业 领域的不同而出现，其特有的加工技术也随着时代及各专业领域的 研究开发而不断向前发展。 http/ * 现代难加工材料的种类 现代新的工程材料形形色色，不仅使用一般的碳素结构钢，而且使用 了高强度、超高强度合金结构钢、高锰钢和不锈钢；不仅使用一般的铸铁 材料，而且使用了合金耐磨铸铁和冷硬铸铁；不仅使用黑色金属，而且使 用了钛合金、铜合金、铝合金及其它有色金属；不仅使用一般的铁碳合 金，而且使用了多元合金如高温合金等；不仅使用以珠光体、铁素体为主 的普通钢材，而且使用了以索氏体、托氏体为主的中硬钢和马氏体淬硬 钢；不仅使用冶炼方法制成的金属材料，而且使用了粉末冶金和热喷涂等 方法制成的金属零件；不仅大量使用金属材料，而且大量使用了各种非金 属材料，如石材、陶瓷、工程塑料、纤维和颗粒增强的复合材料等 http/ * n典型难加工材料 1、不锈钢 l奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9 ( AISI302) Y1Cr18Ni9(AISI303 ) 0Cr17Ni12Mo2(AISI316) 0Cr25Ni20(AISI310S) l铁素体不锈钢 0Cr13 1Cr17 l马氏体不锈钢 1Cr13 9Cr18 l双相不锈钢 00Cr18Ni5Mo3Si2 l半奥氏体型沉淀硬化不锈钢 17-4PH PH15-7Mo 2、钛合金（非铁金属）种类： l钛合金 TA4TA8 l钛合金 TB2 l（+ ）钛合金 TC4 (Ti-6Al-4V) TC11 l（+ ）型钛合金综合性能好，有比较高的耐热性、耐蚀性 、和低温性能。 http/ http/ http/ * 二、难加工材料的切削特点及切削新技术 难加工材料切削特点 所谓“难加工材料”。难加工的原因一般是以下几个方面： 高硬度， 高强度， 高塑性和高韧性， 低塑性和高脆 性， 低导热性， 有微观的硬质点或硬夹杂物， 化学性 质活泼。新工程材料的这些特性一般都能使切削过程中的切削力 加大，切削温度升高，刀具耐用度下降；有时还将使已加工表面 质量恶化，切屑难以控制；最终则使加工效率和加工质量降低。 综合各种难加工材料的被加工性能，针对难加工材料的切削 特点大致归纳如下四点： http/ * 切削力大、切削温度高 难加工材料一般强度大（特别是有些材料高温强度也很大）， 切削时剪切应力大，塑性变形功大，因而切削力大（如某些高温合 金的切削力是45钢的2-3倍）。此外，多数难切材料的导热性极差 ，还有些材料（例如钛合金）的密度和比热也较小，所以切削温度 也很高（如高温合金切削温度高达（750-1000）。 加工硬化严重 奥氏体不锈钢以及高温合金大都是奥氏体组织,切削时加工硬 化倾向极大,无论硬化程度还是硬化深度都比较大,约为45钢的数倍 ,加工硬化主要是由于切削过程中塑性变形的结果.奥氏体为面心立 方点阵,塑性变形时滑移面数目较体心立方点阵的铁素体多,因而产 生较大程度的加工硬化. 钛合金加工硬化的原因除塑性变形外,还因钛在高的切削温度 下吸入氧 氮，产生间隙固溶所致。 http/ * 容易粘刀 奥氏体不锈钢和高温合金等的切屑强韧，切削温度很高，当强 韧的切屑流经前刀面时，将产 粘结、熔焊等现象。粘刀不利于切 屑的排除，使刀具容易崩刀。如切屑堆积在多刃刀具的容屑槽内而 不能及时排除时，容易造成打刀现象。此外，钛合金在高温下化学 亲和力强，加之大的切削压力，更促进了刀具的粘结磨损。 刀具磨损较剧烈 由于难切削材料多含有高元素，塑性大、切削温度高，有些材 料还有较强的化学亲和力，故氧化、粘结和扩散在刀具的磨损过程 中均占有较大的比重。边界磨损是切削高温合金、奥氏体不锈钢和 钛合金等材料时刀具磨损的显著特点。如边界沟纹过深则会使硬质 合金大块地崩掉。切削某些难切削材料（如高温合金）时，在副后 刀面上还出现沟纹磨损，使已加工表面粗糙度提高，表面发毛。 http/ * 难加工材料的切削新技术 采用高性能的新刀具材料 在难加工材料的切削加工中，刀具材料是最活跃的因素。新刀具 材料的出现和应用有力地推动了难加工材料切削加工效率的提高。当 前，新型高速钢有各种超硬高速钢、粉末高速钢和涂层高速钢，切削 性能比普通高速钢大为提高。新型硬质合金有各种添加钽、铌等元素 的WC基合金、细晶粒和超细晶粒的WC基合金、TiC基和Ti（C，N）基合 金、涂层和稀土硬质合金，还有热压复合陶瓷和超硬刀具材料CBN、金 刚石等。可以分别用于切削各种难加工材料。应注意工件、刀具材料 的合理匹配。 http/ * 采用非常规的新切削方法 上述各种新型刀具材料仍是在常规的切削状态下工作的。但有时 刀具材料的性能尚不敷需要。例如，对于某些高硬度材料的加工，新 型硬质合金的硬度和耐磨性还嫌不足，因此不得不降低切削速度，加 工效率不够高。CBN和金刚石刀具硬度虽高，但强度不足，且金刚石不 能加工黑色金属，故只能在一定的切削条件下用于难加工材料的加 工，并可取得效益。 如加热切削法:导电加热切削 ，等离子体加热切削 ，用这样的方 法进行大切深、大进给加工硬材料是有效的 低温切削法:降低切削区温度。据试验，主切削力可降低20%，切 削温度可降低300 以上，同时积屑瘤消失，提高了已加工表面质 量，刀具耐用度可提高23倍。在加工高强度钢、耐磨铸铁、不锈钢、 钛合金时均有效果。 http/ * 国内还发明了“电熔爆”切削法 ，带电的刀盘与被加工表面产生剧 烈放电，将被加工表层快速熔化、爆离，从而切掉余量，但工件内部材 料不受热的影响。此方法效率高，对硬、软、粘料均适用，既可用于粗 加工，又可用于精加工 高速切削 加工技术:高速切削由于具有高速度，小切深的特点，在 切削时能有效降低切削力，热变形小，切削过程平稳，针对难加工材料 是应用普遍而又非常有效的切削加工技术目前，适合高速切削的工件材 料有铝合金、钛合金、铜合金、不锈钢、钢、淬硬钢、石墨和石英玻璃 等 http/ * PVD涂层牌号 YBG102： 2-4m的TiAlN PVD涂层与细颗粒基体结合，适合于轻 、中等负荷铣削加工（特别适用于铸铁），也可用于车削加工。 YBG202：2-4m的TiAlN PVD涂层与超细颗粒的强韧性基体结合 ，适合于各类被加工材料的轻、中等负荷铣削以及不锈钢和高温 合金的精、半精车削加工。 YBG205：超细TiAlN基纳米涂层，添加耐磨和耐高温的稀有元素 ，综合性能有较大的提升。特殊的涂层处理技术，涂层和基体结 合更牢固。薄的PVD涂层工艺，刃口锋利。 三、株硬刀具针对难加工材料的牌号 http/ * 纳米结构超硬TiAlN涂层 http/ * 非金属陶瓷牌号 CN1000：氮化硅基陶瓷，适于各种铸铁、钢、黑铅、高硅铝 合金高速连续精加工。 CN2000：氮化硅基陶瓷，适于淬火钢、耐热合金、的连续、 断续切削。 CN3000：氮化硅基陶瓷，抗崩刃、抗热震性能优良，适于难 加工铸铁、钛合金、高硅铝合金的半精加工和精加工。 CA1000 ：混合陶瓷，抗热震性能优良，适于冷硬钢、铸铁的 连续加工。 http/ * 整体硬质合金刀具材料-基体材料与涂层材料的完美结合 1、基体材料-YK40UF 选用含Co 12%的优质材料，物理力学性能极佳 DComHcHV 14.039.626.61640 http/ * 3、其他产品牌号 整体硬质合金立铣刀牌号 l未涂层牌号： YK30F：通用性铣削加工牌号。 YK40F：适合于硬切削加工、高速铣削加工的牌号。 l涂层牌号介绍： KMG302:YK30F+ TiCN:通用性较好的涂层牌号，适合于大多数 有冷却液的铣削削加工，应用：钢、铸铁、有色金属。 KMG303:YK30F+纳米结构TiAlN涂层 :耐磨性较好的涂层牌号， 适合于大多数铣削加工。 KMG405:YK40F+ 超硬TiAlN涂层:耐磨性能优良的涂层牌号，适 合于高速加工以及硬切削加工，特别适用于HRA48以上材料的 加工。 http/ * 整体硬质合金钻头牌号 l未涂层牌号： YK20F：应用于铸铁、有色金属的钻削加工。 YK30F：应用于低碳钢、合金钢、不锈钢等系列材料的钻 削加工。 l涂层牌号： KDG203:YK20F+纳米结构TiAlN涂层 : 应用于铸铁、有色金属的 钻削加工 KDG301:YK30F+ MULTIPLEX/TIN :通用性较好的涂层牌号，适 合于大多数钻削加工，应用：钢、铸铁、有色金属 KDG303:YK30F+ 纳米结构TiAlN涂层: 适合于较高速度下的钻削 加工，应用：钢、不锈钢、铸铁、有色金属、耐热合金。 3、其他产品牌号 http/ * 用 户：某航空发动机公司 零件名称： 整体叶轮 零件材料： 钛合金 加工设备： 五轴加工中心 加工内容： 钻叶轮中心孔 使用刀具： PZC300079铣刀 直径：7.9(00.018)，总长：130mm PZC300078铰刀 直径：8.128(00.005)，总长：132mm 加工描叙：PZC300079铣刀对预孔进行扩孔及校正，PZC300078铰刀 对孔进行铰削，达到最终尺寸，客户对孔壁的精度要求高的同时，还 需要检测孔壁边缘的晶粒情况，不能出现晶粒扭曲及变形，对刀具的 精度及其切削刃角度设计十分讲究。经过试用我公司刀具，完全满足 客户需要，已经正常使用两年。 四、株硬整体刀具的典型应用 铣刀的应用 http/ * 3、其他产品牌号 扩孔圆弧铣刀技术特点 圆弧刃口有加强棱，强度 高 圆弧与周刃连接光滑，无 台阶 周刃为圆柱刃口，并具有 倒锥 http/ * 用 户：某航空发动机公司 零件名称：传动锥 零件材料：高温合金(DMD0455) HB345450 加工设备： 五轴加工中心 刀具材质：YK30F 刃 径：6.8 刃 数：4 刀尖圆弧：R0.8 转 速：300r/min 进给速度：30mm/min 切 深：4.17 http/ * 球头刃口相对锋利且容屑空 间大，同时适合粗、精加工 端面过渡平滑，无尖点，耐 磨性更好 高性能KMG405材质进一步 提高了耐磨性 高温合金用球头铣刀技术特点 http/ * 客 户：某航空发动机公司 加工零件：二级涡轮工作叶片 零件材料：高温合金(GH4133B) 刀具直径： 12 转 速：1200r/min(粗加工) 1500r/min(精加工) 进给速度：120mm/min(粗加工) 150180mm/min(精加工) 轴向吃刀量：2mm(粗加工) 0.7mm(精加工) 刀具材质：KMG405 寿命：10件(国外刀具为5件、8件) http/ * 开发了用于不锈钢、 高温合金、钛合金的ST类 型的高性能的钻头。 型号： 1534ST03 d3-20 1536ST05C d5-20 1736ST05C d5-20 涂层牌号： KDG303 非涂层： YK30F 1534ST031736ST05C1536ST05C 直柄非内冷3d直柄内冷5d斜削柄内冷5d 钻头的应用 http/ * 用 户： 某航空发动机公司 零件名称： 前空气封严环 零件材料： 镍基合金(DMD0455) 加工设备： SAJO1000五轴加工中心 http/ * 刀具号 1466107A116*10.512BJ37-020 12B（F）115- 001 结构说明 14钻头10.5扩孔钻 15.6铣刀 11.6铣刀 切削参数 n=380rpm. F=40M/MIN n=400rpm. F=40M/MIN n=380rpm. F=30M/MI N n=400rpm F=35M/MIN 加工部位 说明 预钻 15.6底孔 预钻 11.6底 孔 锪 15.6孔锪 11.6孔 试用结论 加工256个孔（32），8件。 http/ * 1、小松鼠系列刀具的特点 l个性化的MG系列槽型，满足各种加工需要； l切削轻快、排屑流畅、表面质量高。 l人性化设计 ，一刀多用； l节约换刀时间，提高工作效率。 l降低刀具库存成本和管理成本。 l结构独特而专业； l降低切削力，减少刀具振动； l对机床刚性要求低，可用于小机床； 五、株硬可转位刀片的应用 http/ * 小松鼠系列刀具在航空航天领域的盘类、轴类零件的 切断、切槽及仿形加工中，具有良好的高效性和经济性。 全能! 高效! http/ * http/ * http/ * 高温合金、钛合金专用槽刀 http/ * http/ * 2、NFNM系列镍基高温合金的专用刀片 产品特点： l刀尖锋利、刀尖强度大 l表面光滑、导屑顺畅 l重复定位精度高 （尺寸公差保证在0.025mm以内） l耐磨性强 l高温稳定性强 http/ * 我公司用于加工高温合金车削的刀片系列有： 用于半精加工的-NM槽型系列 用于精加工的-NF槽型系列 http/ * NM、NF系列镍基高温合金的专用刀片特点 刀尖锋利、刀尖强度大 表面光滑、导屑顺畅 重复定位精度高（尺寸公差保证在0.025mm以内） 耐磨性强 高温稳定性强 切削参数： f ： 0.10.4 ap ：0.13.5 V： 30-80m/min http/ * 实验材料：inconel 718 （某航空发动机公司盘环件） 设 备：数控车床CK7525 床身上回转直径 550mm 最大工件长度 500mm 机床总容量 50000VA 转塔式刀库 实验刀片：YD101/DNEG150608-NF 精加工 YBG102/CNMG120408-NM 半精加工 实验刀杆：PDJNL2525M15 PCLNL2525M12 http/ * 在零件的生产加工过程中，最为重要的是保 证零件的加工质量和加工要求，绝对不能造成零件的 加工不合格；其次是加工效率的要求，在保证每个切 削刃能完整加工完设定程序的前提下，尽可能提高加 工效率；最后才是刀具成本的问题，宇航，军工制造 企业的刀具消耗十分巨大，同样有降低刀具成本的要求。 http/ * 所有高温合金切削参数以 高 温合金(incol718)为基础 切削参数推荐 http/ * 用 户：西航 加工内容：环件 设 备：CKA6480 材 料：incol 718，HRC39， 加工部位：前端面 刀 具：刀片 CNMG120408-NM/YBG102 刀杆 PCLNR2525M12 刀片描叙：半精加工用刀片。负刀片，刃口强度高。 双面断屑槽型，宽容屑槽，在低进给率和高进给率下都表 现优良。刀尖锋利，低切削抗力。 应用案例 http/ * 用 户：西航 加工内容：高压涡轮转子前轴 设 备：CKA6480 材 料：incol 718，HRC39， 加工部位：外圆、内孔、端面 刀 具：刀片DNEG150608-NF/YD101 DNMG150608PP（国外） 刀杆PDJNR3225P15 加工描叙： 精加工用刀片。负刀片，刀尖强度高。双面 断屑槽型，大前角设计，切削刃锋利，低切削抗 力。宽容屑槽，断排屑顺畅。 应用案例 http/ * EF槽型 刀尖局部放大图 设计重点：断屑槽和刃口处理 5前角设计，刃口较锋利， 复合角度断屑台，切削更轻 快，断屑更容易 ！ 3、不锈钢加工专用槽型EF、EM http/ * EM槽型 双前角+刃倾角+有主切削刃宽 刀尖部位尺寸 主切削刃部位尺寸 刀尖局部放大图 刃倾角设计 http/ * http/ * 应用案例 客 户：洛阳某公司 工件材料：奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2 HB200 工件名称：连接螺帽 加工部位：精车内孔，余量0.5mm 切削用量：N=700r/min V=61m/min Ap=0.5mm f=0.1mm/r 对手刀片：CCMT09T304-FV/US735 图片 最终磨损前刀面刀尖崩 该刀片试用了一片， 2个角，每个角加工 零件数分别63、65件 ，好于对手刀片的40 件。 光 洁度与对手相当。 试用刀片：CCMT09T304-EF/YBG205 http/ * 客 户：江门某机械厂 工件材料：304不锈钢 切削用量：N=1500r/min V=75m/min Ap=1.5mm f=0.2mm/r 原用刀片：TNMG160408-MA/VP15TF 试用刀片：CCMT09T304-EM/YBG205 加工部位 原用刀片每个角加工3个小 时，我公司CCMT09T304- EM每个角可加工4个半小时 ，排屑顺畅，工件光洁度好 。 应用案例 http/ * n难加工材料的切削条件历来都设定得